Сегодняшняя профессиональная деятельность инженеров-конструкторов, технологов и многих других людей, занимающихся конструированием и выпуском практически любой продукции, немыслима без применения систем САПР (систем автоматизированного проектирования), или, в зарубежной номенклатуре, CAD (сomputer-aided design - компьютерная поддержка проектирования). Уже одно это выводит хотя бы начальные навыки владения программным обеспечением САПР на уровень обязательного минимума компетенций современного специалиста и настоятельно требует освоения таких систем в школьном курсе информатики / технологии). Однако все более широкое распространение 3D-технологий (прежде всего, 3D-печати), в том числе в домашних условиях, заставляет считать базовые умения работать с системами 3D-проектирования настолько же неотъемлемым атрибутом современной компьютерной грамотности, как набор и редактирование текста. Даже простая распечатка готовой модели обычно требует минимальных навыков работы в среде программы «слайсера», предназначенной для предобработки моделей и их отправки на печать, - а такая программа, по сути, представляет собой упрощенную систему 3D-проектирования. Если же вы захотите создавать с помощью 3D-печати собственные, неповторимые вещи, то придется осваивать одну из полноценных систем CAD и учиться создавать в ней хотя бы простые объекты.
Впрочем, всё обстоит не так грустно: САПР-систем сегодня существует очень много, немалое их количество доступно совершенно бесплатно (причем легально - речь не идет о «пиратских» копиях), а освоение их не так сложно, как кажется на первый взгляд. При желании всегда можно выбрать для себя CAD-систему, обладающую достаточным количеством возможностей и (за счет отсутствия излишеств) понятную для изучения. Перечислим лишь некоторые из таких CAD-систем.
- Компас-3D (http://support.ascon.ru/download) - разработка российской компании АСКОН. Выпускается несколько версия этой САПР, в том числе не только профессиональная, но также «домашняя» (версия HOME), как раз ориентированная на сферу домашней 3Dпечати, и версия LT, доступная совершенно бесплатно как для частных пользователей, так и для образовательных организаций. Преимуществом Компас-3D версии LT является как раз эта легальная возможность массовой установки в компьютерных классах школ, вузов и профессиональных училищ, вполне дружественный и понятный интерфейс, а также наличие большого числа пособий и готовых методических разработок уроков с ее использованием. Главный же недостаток заключается в том, что LT-версия не способна работать ни с какими форматами данных, кроме своего собственного (приходится прибегать к помощи конверторов), и в частности, не позволяет сохранить созданную модель в формате STL, который является общепризнанным стандартом данных для 3D-печати. Более того, даже профессиональная версия 3D-Компас не имеет возможностей импорта данных из формата STL и вообще функционала работы с сетками точек (mesh), получаемыми в результате 3D-сканирования.
- Tinkercad (https://www.tinkercad.com/) - бесплатный web-редактор / конструктор, предлагаемый компанией Autodesk, хорошо известной как разработчик профессиональной системы AutoCAD («классики» 3D-САПР) взамен более не поддерживаемых ею бесплатных приложений Autodesk 123D Design, 123D Catch и других. Данный web-редактор достаточно удобен (хотя и своеобразен) в том числе для конструирования простых 3D-моделей из геометрических фигур (примитивов) и для редактирования существующих моделей (например, в формате stl), однако имеется ограничение на максимальный объем редактируемых файлов.
- Blender (https://www.blender.org) - свободный кросплатформенный редактор трёхмерной графики с открытым кодом, интересный встроенными возможностями 3D-анимации и монтажа видео со звуком, что делает его отличной некоммерческой альтернативой знаменитому пакету 3D Max.
- SketchUp (http://www.sketchup.com) - бесплатная программа 3D-моделирования, разработанная компанией Google и снабженная большим количеством хороших «тьюториалов» (уроков для освоения), правда, в основном нацеленная на архитектурное проектирование.
- FreeCAD (https://sourceforge.net/projects/free-cad) - полноценная и мощная CAD-система с открытым исходным кодом, которая по функционалу может поспорить с многими коммерческими профессиональными САПР. При этом система FreeCAD обладает целым рядом уникальных возможностей, которых нет в других CAD-системах (даже профессиональных): она умеет работать с сетками точек, представленных в популярных форматах, в том числе в STL; не имеет каких-либо ограничений функционала, присущих «учебным» версиям САПР; имеет встроенный компилятор с языка программирования Pithon, что позволяет автоматизировать работу с системой за счет написания скриптов; построена как набор выбираемых пользователем «верстаков» (режимов работы), каждый из которых имеет свой набор инструментов, что позволяет не запутаться в них. Основной недостаток - нестабильная работа при формировании 3D-моделей, состоящих из нескольких элементов различной формы.
Учитывая вышесказанное, лучше всего выбрать для первичного освоения программу Компас-3D LT (в настоящее время доступна версия 12), а при необходимости работы с файлами формата STL - использовать FreeCAD в качестве «конвертора».
В данной брошюре представлен цикл практических занятий, нацеленный на первичное освоение САПР «Компас-3D». В частности, рассмотрены основы проектирования четырех основных видов объектов (моделей), соответствующих четырем основным видам операций, применяемых для получения объемных тел: это экструзия, вращение, кинематическая операция и построение по набору сечений.